EnergyChemistry能源化學(xué)

1、能源化學(xué)第一章 能源簡介1 能源的分類2 能源利用史3 能源的作用4 能源儲量及消費(fèi)5 中國能源的發(fā)展6 能源化學(xué)7 能源與材料8 能源與環(huán)境9 能源發(fā)展趨勢第一節(jié) 能源的分類1 能（量）：能量是物質(zhì)運(yùn)動的一種度量，是物體做功的能力。對應(yīng)于物質(zhì)的不同的運(yùn)動形態(tài)，能量也有不同的形式。各種運(yùn)動形態(tài)是可以相互轉(zhuǎn)化的，所以各種形式的能量之間也能夠相互轉(zhuǎn)換。能量是物質(zhì)的屬性，任何物質(zhì)都具有能量，能本身不是物質(zhì)，而是指物質(zhì)的一種狀況或狀態(tài)。（2）能的形式：機(jī)械能（動能、勢能）、熱能、化學(xué)能、電能、光能、核能（3）能量的性質(zhì)：狀態(tài)性；可加性；傳遞性；轉(zhuǎn)換性；做功性；貶值性。2 能源國際上，衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化

2、的程度能源的人均占有量；能源構(gòu)成；能源使用率；能源對環(huán)境的影響。（1）什么是能源？能源和能量既有聯(lián)系又有區(qū)別，能量來自能源，但能量本身是量度物質(zhì)運(yùn)動形式和量度物體做功的物理量，包括機(jī)械能、熱能、電能、電磁能、化學(xué)能、原子能等。能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源。 科學(xué)技術(shù)百科全書能源是一個(gè)包括著所有燃料、流水、陽光和風(fēng)的術(shù)語，人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量。 大英百科全書能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。 能源百科全書（2）能源的形式：石油、天然氣、煤、生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)力能、地?zé)崮堋⑺δ?、核能、丙烷?）能源的分類能源按

3、其形成方式分為： 一次能源：直接從自然界取得的以自然形態(tài)存在的能源。如：煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮?、核能、生物質(zhì)能、化學(xué)能等。 二次能源：由一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換得到的能源。如：焦炭、汽油、重油、煤氣、熱能、機(jī)械能、電能等。二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。一次能源地球上的一次能源來源于三個(gè)方面：1) 地球以外天體中的太陽輻射能（包括直接的太陽輻射能外，還包括間接來自太陽能能源，如化石能源、生物能、水能、風(fēng)能、海洋能等）。2) 地球本身蘊(yùn)藏的能量資源，諸如地?zé)崮堋⒒鹕侥?、地震能以及核燃料（鈾、釷、钚 ）等。3) 地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量。如天體運(yùn)動中，太

4、陽和月亮對地球表面的水有吸引力作用而產(chǎn)生的潮汐能。這三類能源中，太陽輻射能是最主要的，也是人類利用最多的。能源結(jié)構(gòu)一次能源第一類能源（來自地球以外）太陽輻射能煤、石油、油頁巖、天然氣、草木燃料、沼氣和其它由于光和作用而固定下來的太陽能。風(fēng)、流水、海流、波浪、海洋熱能、直接太陽能宇宙射線、流星和其它星際物質(zhì)帶進(jìn)地球大氣的能量第二類能源（來自地球內(nèi)部）地球熱能地震，火山活動，地下熱水和地?zé)嵴魵?，（包括溫泉和沸泉），熱巖層原子能鈾，釷，硼，氘第三類能源（來自地球和其它天體的相互作用）潮汐能二次能源電能，氫能，煤油，汽油，柴油，酒精，甲醇，丙烷，苯胺，肼，氨，硝化棉和硝化甘油，黑色火藥等。一次能源按其

5、是否能夠再生的性質(zhì)分為： 可再生能源：可再生能源是指使用后仍能更新或是再生的能源；如：太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、海洋能、生物質(zhì)能等。取之不盡，用之不竭 不可再生能源：不可再生能源是有限的能源，開采消耗后，短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源；如煤炭、石油、天然氣、核燃料等?？稍偕茉吹闹饕愋秃吞攸c(diǎn)：可再生，無污染或污染小，地區(qū)分布廣，適合就地開發(fā)利用。能源按其使用性質(zhì)不同可分為： 含能體能源：指能夠提供能量的物質(zhì)能源，即儲存起來的能源，其特點(diǎn)是可以保存且可運(yùn)輸，如草木燃料、礦物燃料、核燃料、高位水庫中的水等。 過程性能源：指能夠提供能量的物質(zhì)運(yùn)動形式，它不能直接儲存，存在于“過程”之中，如太陽能、

6、風(fēng)能、水能、潮汐能、電能等。能源按其使用的成熟程度和技術(shù)狀況可分為： 常規(guī)能源：技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛利用，在生產(chǎn)和生活中起著重要作用的一次能源。如煤炭、石油、天然氣、水能、核裂變能等。 新能源：一般是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源。如太陽能、生物質(zhì)能、氫能、地?zé)崮?、核聚變能等。能源按其形態(tài)方式分為： 化石能源、（礦物能源）如煤炭、石油、天然氣。 非化石能源（替代性能源）如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等。能源按其性質(zhì)可分為： 燃料能源 礦物燃料（煤、石油、天然氣等） 生物燃料（柴草、木材、沼氣、有機(jī)廢棄物等） 化工燃料（丙烷、甲醇、酒精、廢舊塑料制品等） 核燃料

7、（鈾、釷、钚、氘等） 非燃料能源 多數(shù)具有機(jī)械能，如風(fēng)能、水能、潮汐能、波浪能等， 有的含有熱能，如地?zé)崮芎吞柲艿?。根?jù)能源是否流通分為： 商品能源：指經(jīng)過流通環(huán)節(jié)大量消費(fèi)的能源，主要有煤炭、石油、天然氣、電力等。 非商品能源：指不經(jīng)流通環(huán)節(jié)而自產(chǎn)自用的能源，如農(nóng)戶自產(chǎn)自用的薪秸稈，牧民自用的牲畜糞便，風(fēng)能、太陽能等。（在農(nóng)村地區(qū)開發(fā)的為生產(chǎn)和生活使用的能源又叫做農(nóng)村能源）根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為： 清潔能源（綠色能源）：利用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)的干凈、無污染的新能源。如太陽能、氫能、風(fēng)能、潮汐能等?！熬G色能源”有兩層含義： 利用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)干凈、無污染的新能源，如太陽能、氫能、風(fēng)能、潮

8、汐能等； 化害為利，將發(fā)展能源同改善環(huán)境緊密結(jié)合，充分利用先進(jìn)的設(shè)備與控制技術(shù)來利用城市垃圾、淤泥等廢物中所蘊(yùn)藏的能源，以充分提高這些能源在使用中的利用率。 非清潔能源：包括煤炭、石油等。按能源載體同地球構(gòu)成關(guān)系劃分 地殼能源：地殼能源是指在地球演變過程中，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸自然形成的載能物體，如煤炭、石油、天然氣、油頁巖等。它們的形成與地殼運(yùn)動、海水進(jìn)退、氣候變化、生物興衰等息息相關(guān)。 地殼外能源：地殼外能源是指除地殼能源以外的能源，它的形成不是地殼物質(zhì)，如太陽能、風(fēng)能等。（4）分布式能源：分布式能源是一種建在用戶端的能源供應(yīng)方式，既可獨(dú)立運(yùn)行，也可并網(wǎng)運(yùn)行。分布式能源是相對于傳統(tǒng)的集中

9、供電方式而言，是指將冷熱電系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量（數(shù)千瓦至50兆瓦）、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出冷、熱、電能的系統(tǒng)。3能源的評價(jià) 儲量 能量密度 儲能的可能性與供能的連續(xù)性 能源的地理分布 開發(fā)費(fèi)用和利用能源的設(shè)備費(fèi)用 運(yùn)輸費(fèi)用與損耗 能源的可再生性 能源的品位 對環(huán)境的影響4 有關(guān)能源的國際組織l 國際能源機(jī)構(gòu)（國際能源署、國際能源組織）International Energy Agency, IEAl 世界能源理事會（世界能源委員會）World Energy Council, WECl 國際原子能機(jī)構(gòu)International Atomic Energy Agency,

10、 IAEAl 世界石油大會（世界石油理事會）World Petroleum Congress, WPCl 石油輸出國組織Organization of the Petroleum Exporting Countries簡稱歐佩克（OPEC）或油組l 政府間氣候變化專業(yè)委員會Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCCl 經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織Organization for Economic Cooperation and Development, OECD5 能源計(jì)量單位能源計(jì)量單位可以有3種表示方法1) 能量單位：用熱功單位來表示，如焦耳（J）

11、、卡（cal）、千瓦小時(shí)（kWh）；英國熱能單位（BTU）2) 當(dāng)量單位：用能源的當(dāng)量值表示，常見的如煤當(dāng)量和油當(dāng)量。3) 能源的實(shí)物量單位：用能源的實(shí)物量來表示，如煤用噸（t），石油用（桶），天然氣用立方米（m3）。6 溫度表示方法：華氏溫度、攝氏溫度、開爾文溫度 第二節(jié) 能源利用史 人類對于能源的開發(fā)利用大致經(jīng)歷了四個(gè)歷史時(shí)期：1) 古代柴草時(shí)期；2) 新石器時(shí)代晚期的煤炭時(shí)期；3) 19世紀(jì)中葉的石油時(shí)期；4) 始于20世紀(jì)中葉的新能源時(shí)期。世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生的第一次轉(zhuǎn)變：薪柴 煤炭 （英國產(chǎn)業(yè)革命）世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生的第二次轉(zhuǎn)變：煤炭 石油和天然氣 （管線焊接技術(shù)）世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生的第三次

12、轉(zhuǎn)變：石油和天然氣 可再生能源 （1973年第一次石油危機(jī)）第三節(jié) 能源的作用能源：是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；是人類從事各種經(jīng)濟(jì)活動的原動力；是人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第四節(jié) 能源儲量及消費(fèi)1 能源儲量 ： 世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化（%）2 能源消費(fèi) 能源強(qiáng)度：亦稱能源消費(fèi)強(qiáng)度，常用單位產(chǎn)值能耗或單位產(chǎn)品能耗表示。單位產(chǎn)值能耗：是指一個(gè)國家或地區(qū)、部門或行業(yè)單位產(chǎn)值一定時(shí)間內(nèi)消耗的能源量，通常以噸（或公斤）油當(dāng)量（或煤當(dāng)量）美元來表示。一個(gè)國家或地區(qū)的能源強(qiáng)度，通常以單位國內(nèi)生產(chǎn)總值耗能量來表示。單位產(chǎn)品能耗：是以實(shí)物量為單位的能源消費(fèi)量與對應(yīng)的產(chǎn)品量之比。能源強(qiáng)度反映經(jīng)濟(jì)對能源的依

13、賴程度，受一系列因素的影響，包括經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)體制、工藝水平、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平、能源結(jié)構(gòu)、人口等。世界能源消費(fèi)現(xiàn)狀及特點(diǎn)1. 受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長的影響，世界一次能源消費(fèi)量不斷增加2. 世界能源消費(fèi)呈現(xiàn)不同的增長模式，發(fā)達(dá)國家增長速率明顯低于發(fā)展中國家3. 世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨向優(yōu)質(zhì)化，但地區(qū)差異仍然很大4. 世界能源資源仍比較豐富，但能源貿(mào)易及運(yùn)輸壓力增大 第五節(jié) 中國能源的發(fā)展 中國能源發(fā)展回顧：1949年新中國成立時(shí)，全國一次能源的生產(chǎn)總量只有2400萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。中國能源生產(chǎn)總量及其構(gòu)成中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中國的能源特點(diǎn)：“以煤為主，多能互補(bǔ)”1996年，中國成為全球第二大一次能源消費(fèi)國，同

14、時(shí)也是全球第二大能源生產(chǎn)者。中國的能源發(fā)展現(xiàn)狀：l 能源資源總量豐富：煤炭儲量約占世界總儲量的12.6%，居第3位。水力資源占世界總量的30%，居第1位，原油占2.4%，天然氣僅占1.2%。l 人均能源資源擁有量較低、分布不均：人均能源資源占有量不到世界平均水平的一半，石油僅為1/l0。l 人均能源消費(fèi)量低、單位產(chǎn)值能耗高（即能源消費(fèi)強(qiáng)度，是指單位GDP所投入的能源量。）l 能源資源開發(fā)難度大，能源利用效率低l 能源安全面臨威脅1993年開始成為石油凈進(jìn)口國，2021年石油進(jìn)口依存度（凈進(jìn)口量與消費(fèi)量之比）接近52%。l 能源消費(fèi)以煤為主，環(huán)境壓力加大，新能源與可再生能源有待大力發(fā)展中國能源發(fā)

15、展戰(zhàn)略：堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展、依靠科技、保護(hù)環(huán)境、加強(qiáng)國際互利合作，努力構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的能源供應(yīng)體系，以能源的可持續(xù)發(fā)展支持經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。第六節(jié) 能源化學(xué)1 能量轉(zhuǎn)化化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常主要表現(xiàn)為熱量的變化：放出熱量或吸收熱量。 如果反應(yīng)放出的能量大于吸收的能量，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、化合反應(yīng)、金屬和酸的反應(yīng)； 如果反應(yīng)放出的能量小于吸收的能量，則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。如分解反應(yīng)、以C、H2、CO為還原劑的反應(yīng)、銨鹽與固體堿的反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中，拆散化學(xué)鍵需要吸收能量，形成新的化學(xué)鍵放出能量。熱功當(dāng)量：1 cal = 4.1840 J熱力學(xué)第

16、一定律：能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式在轉(zhuǎn)化過程中能量既不會消失也不會增加。熱力學(xué)第二定律：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化?？藙谛匏梗–lausius）不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?，而不發(fā)生其它的變化。開爾文（Kelvin）能量質(zhì)量的貶值性：熱力學(xué)第二定律認(rèn)為，能量的流動總是從集中到分散，從能量高向能量低的方向傳遞，在傳遞過程中總會有一部分能量成為熱能釋放出去。使用能量的過程中能量質(zhì)量下降是能量的基本屬性。能量的兩個(gè)重要特性：能量數(shù)量的守恒性；能量質(zhì)量的貶值性 能量利用就是利用能量的質(zhì)量，按質(zhì)用能盡可能使高質(zhì)量的能盡其用和做到合理用能 2 能量儲存能量儲存的主要

17、指標(biāo) 儲能密度 儲存過程的能量損耗 儲存裝置的經(jīng)濟(jì)性 儲能和取能的速率 壽命（重復(fù)使用的次數(shù)） 對環(huán)境的影響能量儲存方式：按儲存的能的形式可分為 電化學(xué)能 （如傳統(tǒng)鉛酸電池、液流電池、燃料電池） 電能 （如超級電容器（supercapacitor） 動能 （如飛輪（flywheel） 勢能 （如壓縮空氣儲能系統(tǒng)（CAES）、抽水蓄能（pumped hydro） 化學(xué)能 （如氫儲能系統(tǒng)（Hydrogen-based） 熱能及熱化學(xué)能 磁能 （如超導(dǎo)磁能儲存（SMES）按儲能體的形式可分為：固定式和移動式按儲能時(shí)間可分為：短期和長期第七節(jié) 能源與材料 材料是發(fā)展能源的物質(zhì)基礎(chǔ)。解決能源危機(jī)的關(guān)鍵是

18、能源材料的突破方法有：1) 提高燃燒效率，以減少資源消耗；2) 開發(fā)新能源，積極利用再生能源；3) 開發(fā)新材料、新工藝，最大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這3個(gè)方面都與材料有著密切的關(guān)系。第八節(jié) 能源與環(huán)境 能源生產(chǎn)與使用對環(huán)境的影響1. 開采過程對環(huán)境的影響2. 運(yùn)送過程對環(huán)境的影響3. 加工過程對環(huán)境的影響4. 利用過程中的污染 第九節(jié) 能源發(fā)展趨勢多元化；清潔化；高效化；全球化；市場化第二章 煤炭1 煤炭是能源和其他資源的重要支柱2 煤的形成3 煤的開采與運(yùn)輸4 煤的結(jié)構(gòu)5 煤的元素組成6 煤的綜合利用7 煤的燃燒8 煤炭液化9 煤的氣化第一節(jié) 煤炭是能源和其他資源的重要支柱煤：煤是由高等植物經(jīng)生物化

19、學(xué)、物理化學(xué)和地球化學(xué)作用轉(zhuǎn)變成的固體有機(jī)可燃礦物。煤炭資源儲藏最豐富的國家為：美國、俄羅斯、中國、印度、澳大利亞、南非。6個(gè)國家的煤炭儲藏量之和占全世界煤炭儲藏量的80%以上。煤炭是中國工業(yè)的主要能源，中國能源資源的基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣。煤炭是中國的第一能源，在一次性能源的構(gòu)成中煤炭占70%左右。煤炭能源中的主要化學(xué)問題是以解決效率、污染和能源形式的轉(zhuǎn)化為核心目的。 煤炭的利用方式1) 直接燃燒2) 氣化、熱解、液化 （將煤炭轉(zhuǎn)化為潔凈氣體、液體、固體燃料）第二節(jié) 煤的形成1 煤的形成過程高等植物：植物-泥炭-褐煤-煙煤-無煙煤。煤化序列為：植物泥炭（腐泥）褐煤煙煤無煙煤。低等植物：植

20、物-腐泥-腐泥煤煤的轉(zhuǎn)變過程1) 泥炭化作用：當(dāng)高等植物遺體在沼澤中堆積，在有水存在和微生物參與下，經(jīng)過分解、化合等復(fù)雜的生物化學(xué)變化，形成泥炭（泥煤）。2) 成巖作用：由泥炭變成褐煤的過程 3) 變質(zhì)作用：由于地殼的運(yùn)動，褐煤層上部頂板逐漸加厚，受地壓、地溫增高的影響，經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)作用，促使煤質(zhì)變化，由褐煤變成煙煤、無煙煤。成巖和變質(zhì)是煤化作用的兩個(gè)階段。2 煤的種類根據(jù)成煤植物種類的不同，煤主要可分為兩大類，即腐殖煤和腐泥煤。根據(jù)煤化度的不同，腐殖煤可分為泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤。種類含碳量（%）熱量（kJ/g）用途泥煤50 608,400 12,500替代柴薪 褐煤60 7512,

21、500 20,900一般燃料次煙煤75 8520,900 23,000替代煙煤 煙煤85 9023,000 29,300煉制煤焦工業(yè)燃料無煙煤90 9529,300 33,500最佳燃料腐泥煤：煤的一類，由低級植物和浮游動物形成的煤。在煤化過程中由腐泥轉(zhuǎn)變而成。還保持著本身結(jié)構(gòu)的低級植物和浮游動物的殘留物，如藻煤、燭煤、油頁巖等。是制造人造液體燃料和潤滑油的寶貴原料。第三節(jié) 煤的開采與運(yùn)輸煤礦開采方法1) 露天開采（剝離法開采）2) 礦井開采我國采煤以礦井開采為主，如山西、山東、徐州及東北地區(qū)大多數(shù)采用這一開采方式，也有露天開采，如內(nèi)蒙古霍林河煤礦就是我國最大的露天礦區(qū)。 煤炭運(yùn)輸方式：水運(yùn)、

22、鐵路、公路、管道輸煤我國第一條輸煤管道：盂（縣）濰（坊）青（島）管道全長713公里。世界第一條輸煤管道在美國，全長439公里。第四節(jié) 煤的結(jié)構(gòu)煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)是指在煤的有機(jī)分子中，原子相互聯(lián)結(jié)的次序和方式。又稱煤的分子結(jié)構(gòu)，簡稱煤結(jié)構(gòu)。第五節(jié) 煤的元素組成化學(xué)成分：以碳為主體，并含有氫、氧及少量之硫、氮、無機(jī)礦物質(zhì)等。 碳：碳是煤中有機(jī)質(zhì)的主要組成元素。C含量隨煤化程度增高而增大。褐煤含C量70%；無煙煤含C92%，氧含量則從20%左右降到2%左右，氫含量由8%左右降到4%左右。氫：氫含量與煤的煤化度也密切相關(guān)，隨著煤化度增高，氫含量逐漸下降。 氧：氧是煤中第二個(gè)重要的組成元素。煤中有機(jī)氧含量隨煤

23、化度增高而明顯減少。泥炭中無水無灰基氧含量Odaf，高達(dá)27%-34%，褐煤中Odaf為15%-30%，到煙煤階段為2%-15%，無煙煤為1%-3%。 氮：煤中的氮含量較少，一般約為0.5% 3.0%。氮是煤中惟一的完全以有機(jī)狀態(tài)存在的元素。 煤中氮含量隨煤化度的加深而趨向減少，但規(guī)律性到高變質(zhì)煙煤階段以后才比較明顯。 硫：煤中的硫通常以有機(jī)硫和無機(jī)硫的狀態(tài)存在。 煤中的硫按可燃性可分為：可燃硫和不可燃硫（或稱固定硫）第六節(jié) 煤的綜合利用煤的轉(zhuǎn)化利用途徑： 氣化：將煤變成水煤氣或發(fā)生爐煤氣，然后作燃料或化工原料。 液化：將煤變成芳烴、烷烴、脂肪烴等油品。 焦化：焦化是煉焦。同時(shí)得到焦油、煤氣。

24、或稱部分液化和部分氣化。煤的干餾：將煤隔絕空氣加熱使其分解的過程將煤進(jìn)行氣化和液化：解決燃煤污染、提高燃煤熱效率、提取有關(guān)物質(zhì)和化工原料。煤氣化第七節(jié) 煤的燃燒 煤燃燒涉及的物理化學(xué)過程：C + O2 CO2；C + O2 CO潔凈煤技術(shù)包括煤炭使用各環(huán)節(jié)的凈化和防治污染的技術(shù)：潔凈煤技術(shù)：1) 煤炭的潔凈生產(chǎn)技術(shù)2) 煤炭的潔凈加工技術(shù)3) 煤炭的高效潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)4) 煤的高效潔凈燃燒與發(fā)電技術(shù)5) 燃煤污染排放治理技術(shù)具體是指從煤炭開采到利用的全過程中提高利用效率的生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)化、燃燒、減少污染物排放及控制污染等新技術(shù)體系。煤炭燃燒前的處理和凈化技術(shù)：洗選處理；型煤加工；水煤漿技術(shù)洗選處

25、理： 洗選處理是除去或減少原煤中所含的灰分、矸石、硫等雜質(zhì)，并按不同煤種、灰分、熱值和粒度分成不同品種等級，以滿足不同用戶需要。型煤加工： 型煤加工是采用特定的機(jī)械加工工藝將粉煤和低品位煤制成具有一定形狀、尺寸、強(qiáng)度和一定理化性能的煤制品。高硫煤成型時(shí)加入適量固硫劑（生石灰），可減少二氧化硫的排放。2SO2 + O2 + 2CaO 2CaSO4 SO3 + CaO CaSO4水煤漿（Coal Water Slurry, CWS）技術(shù)國際上稱為：煤水混合物（Coal Water Mixture, CWM）或煤水燃料（Coal Water Fuel, CWF）制備：CWS一般由65%-70%的煤粉

26、（250-300mm）、30%-35%的水及0.5-1.0%的分散劑和0.02%-0.1%的穩(wěn)定劑，經(jīng)過一定的加工工藝而制得。燃燒中的凈化裝置：先進(jìn)的燃燒器；流化床燃燒器燃燒后凈化：煙氣脫硫1) 濕式：濕法一般是在爐內(nèi)用石灰水淋洗煙塵，二氧化硫變成亞硫酸鈣漿狀物。 2) 干式：干法是用漿狀脫硫劑（石灰石）噴霧，與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，水分被蒸發(fā)，干燥顆粒用集塵器收集。脫硫效率達(dá)90% 煤油混燒技術(shù)第八節(jié) 煤炭液化煤的液化分直接液化和間接液化兩種。1) 直接液化：煤在高溫高壓下加氫催化裂化，轉(zhuǎn)變成油料產(chǎn)品。2) 間接液化：先使煤轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，然后在高溫、高壓及催化劑的作用下

27、生成液態(tài)烴、甲醇等有機(jī)物。煤的直接液化 煤的直接液化工藝主要有：Exxon供氫溶劑（EDS）法；氫-煤法；煤-油共煉。煤加氫液化反應(yīng)：將煤在高溫高壓下與氫反應(yīng)，使其降解和加氫，從而轉(zhuǎn)化為液體油類（如汽油、柴油、航空燃料和化工原料等）的工藝稱為加氫液化。從煤結(jié)構(gòu)概念出發(fā)，認(rèn)為固體煤加氫轉(zhuǎn)化為液體，就是煤結(jié)構(gòu)中某些鍵斷開，并同時(shí)加氫，生成液體產(chǎn)物和少量氣態(tài)烴。煤加氫液化的基本化學(xué)反應(yīng)：熱解反應(yīng)；供氫反應(yīng)；脫雜原子反應(yīng)。直接液化大致有氫化法和溶劑精制法。1) 氫化法：將煤粉和煤液化過程中產(chǎn)生的油跟氫氣混合，在高溫條件下經(jīng)催化進(jìn)行加氫解聚反應(yīng)。2) 溶劑精制法3) 間接液化的氣化-液化法：將煤氣化為H

28、2、CO和CH4，再用催化劑將氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。nCO + 2nH2 CnH2n + nH2OnCO + (2n+1)H2 CnH2n+2nH2O煤的間接液化：間接液化主要分兩種生產(chǎn)工藝：1) 費(fèi)托（Fischer-Tropsch）工藝，將原料氣直接合成油；2) 由原料氣合成甲醇，再由甲醇轉(zhuǎn)化成汽油。費(fèi)-托合成：以合成氣為原料在催化劑（主要是鐵系） 和適當(dāng)反應(yīng)條件下合成以石蠟烴為主的液體燃料的工藝過程。nCO+2nH2CH2n+nH2O 一碳化學(xué)（碳一化學(xué)）：以含一個(gè)碳原子的化合物甲烷（CH4）、合成氣（CO和H2）、CO2、CH3OH、HCHO等為初始反應(yīng)物，反應(yīng)合成一系列重要的化工原料和

29、燃料的化學(xué)。其核心是選擇催化化學(xué)轉(zhuǎn)化、小分子的活化和定向轉(zhuǎn)化。CO、CO2是從煤的氣化得到的、而CH4是天然氣的主要成分。因此一碳化工實(shí)際上就是一種新一代的煤化工和天然氣化工。第九節(jié)煤的氣化煤炭氣化是一種熱化學(xué)過程，通常是在空氣、蒸汽或氧等作氣化介質(zhì)的情況下，在煤氣發(fā)生爐中將煤加熱到足夠的溫度，與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一氧化碳、氫和甲烷等可燃的混合氣體即煤氣。煤氣化過程：煤的熱解過程；半焦的氣化過程。煤氣化目的是將煤轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w。煤氣的主要組成為：CO, H2, CO2, CH4, H2O?；曳中纬蓮U渣排出1 煤炭氣化的意義及歷史（1）煤炭氣化的意義煤炭直接燃燒的熱利用效率一般為15%-18%

30、。通過煤炭氣化過程將煤變成可燃燒的煤氣后，熱利用效率可達(dá)55%-60%。煤氣較煤具有運(yùn)輸和使用方便、減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。煤氣化的好處是可在燃燒前脫除氣態(tài)硫和氮組分。粗煤氣中的硫化氫可在氣體冷卻后通過化學(xué)吸收或物理吸附脫除。 2 煤氣分類及用途根據(jù)煤氣組成不同可分為：發(fā)生爐煤氣和水煤氣、合成氣和還原氣、城市煤氣和焦?fàn)t煤氣、富氣和合成天然氣。水煤氣和發(fā)生爐煤氣交替吹空氣和水蒸氣到發(fā)生爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣稱水煤氣。同時(shí)吹空氣和水蒸氣到發(fā)生爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣稱發(fā)生爐煤氣。合成氣與還原氣合成氣是根據(jù)不同用途控制煤氣化過程產(chǎn)生的，主要用作不同化工產(chǎn)品的加工。如合成氨的合成氣對H2/N2要求很高，合成甲醇用氣CO含量

31、較高等等。還原氣是指煉鐵過程中產(chǎn)生的可燃性氣體，要求其中水蒸氣和二氧化碳含量較少，較多時(shí)應(yīng)將其除去。城市煤氣：城市煤氣要求含氫氣和甲烷較多，硫含量少，以提高熱值和減少城市空氣污染。煤炭氣化原理從能量轉(zhuǎn)化角度來講，煤氣化技術(shù)是把煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成易于利用的氣體的化學(xué)能的過程。包括以煤（半焦或焦炭）為原料，以氧（包括空氣、富氧、純氧）、水蒸氣、二氧化碳或氫氣為氣化介質(zhì)，使煤經(jīng)過最低限度的氧化過程，將煤中所含的碳、氫等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成一氧化碳、氫、甲烷等有效成分的一個(gè)多相反應(yīng)的化學(xué)過程。煤炭氣化技術(shù)1) 地面煤氣化技術(shù)煤的高溫干餾；煤的發(fā)生爐氣化；煤的水煤氣化；煤的加氫氣化。2) 地下煤氣化（UCG)技術(shù)地

32、面煤氣化技術(shù)1) 煤的高溫干餾：煤的高溫干餾是將煤在隔絕空氣的條件下加熱到600-800C，主要反應(yīng)為煤中有機(jī)物的熱分解，生成焦炭和主要含甲烷、揮發(fā)性物質(zhì)的焦?fàn)t煤氣。這種煤氣的熱值為18.8MJ/m3，主要用于城市氣體燃料。2) 煤的發(fā)生爐氣化：將空氣通入高溫煤層，在發(fā)生爐中發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng) 氧化層中煤炭的氧化反應(yīng)： C(s) + O2(g) CO(g) + 110.54 kJ/mol用空氣作氧化劑所得的煤氣叫空氣煤氣，它的大致成分（體積分?jǐn)?shù)）為：CO2約16%-18%，CO1%-2%，H21%-2%，N271%-78%。由于H2和CO含量很低，熱值不高，約為4.18MJ/m3，可作燃

33、料。3) 煤的水煤氣化：將水蒸氣通入高溫煤層的煤氣發(fā)生爐使之煤氣化，氣體叫水煤氣。主要的反應(yīng)是水蒸氣與熾熱的炭層（700-800C以上）氧化還原反應(yīng)C(s) + H2O(g) CO(g) + H2 (g) 水煤氣的大致組成（體積分?jǐn)?shù)） 4）煤的加氫氣化：將煤先轉(zhuǎn)換成煤氣，然后將煤氣變成富含甲烷的干凈煤氣。 水煤氣化產(chǎn)生的CO和H2在400C高溫和鎳催化劑存在的條件下轉(zhuǎn)化成甲烷，也稱為甲烷化反應(yīng)，其反應(yīng)式可表示如下：CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)煤加氫氣化所得煤氣的熱值很高，可達(dá)36MJ/m2。地面煤氣化技術(shù)形式有固定床、流化床與氣流床地下煤氣化：煤炭地下氣化就是

34、將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對煤的熱化學(xué)作用產(chǎn)生可燃性氣體的過程。煤的氣化新技術(shù)：a) 煤的熱核氣化技術(shù)b) 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）c) 燃煤磁流體（magnets hydrodynamics，MHD）發(fā)電技術(shù)Integrated Gasification Combined Cycle：IGCC發(fā)電技術(shù)的原理是以煤氣化的方法生產(chǎn)燃料氣，凈化除去煤氣中99%以上的硫化氫和接近100%的粉塵，將固體燃料轉(zhuǎn)化成燃?xì)廨啓C(jī)能燃用的清潔氣體燃料，驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，并利用余氣燒鍋爐生產(chǎn)出蒸汽來驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。燃煤磁流體（magnets hydrodynamics，MHD）發(fā)電技術(shù)：磁流

35、體發(fā)電是一種將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的新型的發(fā)電方式，其基本原理和傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)一樣基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢，所不同的是磁流體發(fā)電機(jī)中導(dǎo)電流體（氣體或液體）取代了普通發(fā)電機(jī)中的金屬流體。煤的干餾：把煤隔絕空氣加熱至較高溫度而發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過程，稱為煤的干餾（熱分解）。煤在隔絕空氣下加熱時(shí)，煤中有機(jī)質(zhì)隨溫度的提高而發(fā)生一系列變化，形成氣態(tài)（煤氣），液態(tài)（焦油）和固態(tài)（半焦或焦炭）產(chǎn)物。第三章 石油1、石油的重要性2、石油的成因和聚集3、石油的開采4、石油的組成5、石油的煉制6、石油化工國民經(jīng)濟(jì)的支柱7、工業(yè)的血液流動的烏金8、我國的石油發(fā)展第一節(jié) 石油

36、的重要性 石油：石油（包括油氣瀝青）是指在地殼巖石空隙（孔、洞、縫）中天然生成的，以液態(tài)烴為主的可燃有機(jī)礦產(chǎn)。一般認(rèn)為1859年Drake在美國賓夕法尼亞州所鉆油井，是近代油氣勘探（或工業(yè)）的開始。石油的重要性：石油是優(yōu)質(zhì)動力燃料的原料石油是提煉優(yōu)質(zhì)潤滑油的原料石油是主要的化工原料1917年首次用煉廠氣中的丙烯合成異丙醇，公認(rèn)為第一個(gè)石油化學(xué)產(chǎn)品，標(biāo)志石油化工誕生。石油及其產(chǎn)品構(gòu)成了現(xiàn)代生活方式和社會文明的基礎(chǔ)石油安全關(guān)系國家安全第二節(jié) 石油的成因和聚集石油的形成石油地質(zhì)學(xué)界普遍承認(rèn)，石油和天然氣的生源物是生物，特別是低等的動物和植物。海相成油：生源物的來源主要是在海洋中生活的生物。陸相成油：

37、生源物的來源主要是非海相生物，即生活于湖沼的生物。焦點(diǎn)與學(xué)派：（1）油氣的無機(jī)成因?qū)W說 （2）油氣有機(jī)成因?qū)W說油氣的運(yùn)移和聚集油氣運(yùn)移：生油巖中的油氣在外力作用下運(yùn)移到砂質(zhì)巖（儲集層）中集中的過程。油氣從生成到形成礦藏一般要經(jīng)過兩次大的運(yùn)移才能完成：初次運(yùn)移：從生油層向儲集層里的運(yùn)移。二次運(yùn)移：在儲集層內(nèi)的運(yùn)移。儲油構(gòu)造：集中儲存油氣的地方。儲油構(gòu)造由3部分組成：儲油層：有油氣居住的空間。蓋層：覆蓋在儲油層之上的不滲透層。圈閉：儲集層中油、氣物質(zhì)自身勢最小而其動能為零的地方。（封堵的條件）石油資源專家認(rèn)為，一個(gè)油氣田的六大要素就是生（油層）、儲（油層）、蓋（油層）、運(yùn)（移）、圈（閉）、保（存）

38、。第三節(jié) 石油的開采1 石油勘探：地表觀測、地質(zhì)勘探、地球化學(xué)勘探、地球物理勘探地球物理勘探法主要方法：重力勘探（或重力法）、磁力勘探（或磁力法）、震波勘探（或震波法）其它方法：電測勘探（或電測法）、放射性勘探（或放射性法）、井測勘探（或井測法）2 鉆井鉆井方式1) 人工掘井：1521年之前2) 人力沖擊鉆：15211835年3) 機(jī)械頓鉆鉆井（沖鉆）：18591901年4) 旋轉(zhuǎn)鉆井：1901年我國陸上油田目前最深探井是準(zhǔn)噶爾盆地腹部的莫深1井，設(shè)計(jì)井深7380米（2006年）。世界上最深的石油勘探井井深為9583米（1974年美國）。3 采油世界油田開發(fā)史按技術(shù)大致可以分為3個(gè)階段：l 直

39、接采油（一次采油）l 注水驅(qū)油（二次采油）l 提高采收率技術(shù)（三次采油）4 石油儲運(yùn)石油的儲藏和海上運(yùn)輸始終是國際上最為關(guān)注的焦點(diǎn)問題。用管道輸送石油是一種方便而又經(jīng)濟(jì)的方法。1934年，世界上第一條油管將伊拉克的北部油田和黎巴嫩的黎波里港連通。輸油管道的鋪設(shè)使原油和成品油的輸送成本大幅度降低。鐵路上使用的油槽車也是長距離運(yùn)輸石油的常用設(shè)備。第四節(jié) 石油的組成1 石油的元素組成主要元素：碳（C）、氫（H）、氧（O）、硫（S）、氮（N）。C占84%87%，H占11%14%微量元素：如Fe、Mg、V、Ni等30多種，其中V、Ni為主。碳、氫占絕對優(yōu)勢，總量達(dá)9599%，主要以烴類形式存在，是組成石

40、油的主體。氧、硫、氮：主要以化合物形式存在，與微量元素的總含量一般14%。石油中的硫含量：海相石油高硫（一般大于1%），陸相石油低硫（一般小于1%）釩和鎳含量與比值：海相石油V、Ni含量高，且V/Ni大于1；陸相石油V、Ni含量較低，且V/Ni小于12 石油的化合物組成烴類化合物烷烴飽和烴環(huán)烷烴芳烴不飽和烴烯烴非烴類化合物含N、含S、含O化合物（1）石油的烴類組成烷烴：又稱脂肪烴、石蠟烴，具有碳鏈結(jié)構(gòu)，CnH2n+2，按有無支鏈分為正構(gòu)烷烴與異構(gòu)烷烴。正構(gòu)烷烴（CnH2n+2）異構(gòu)烷烴（CnH2n+2）石油中的異構(gòu)烷烴以C10的為主，C11-25較少，且以類異戊間二烯型烷烴最重要。石油中的類異

41、戊間二烯型烷烴一般認(rèn)為是由葉綠素的側(cè)鏈直醇演化而來，為生物標(biāo)志化合物。環(huán)烷烴（具有碳環(huán)結(jié)構(gòu)）CnH2n：單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)及多環(huán)烷烴，石油中多為五員環(huán)或六員環(huán)環(huán)戊烷、環(huán)己烷及其同系物。環(huán)烷烴分子中的碳原子連成環(huán)狀，性質(zhì)與烷烴相似，但稍活潑。芳香烴（含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的不飽和烴）單環(huán)芳香烴：苯、甲苯、二甲苯多環(huán)芳香烴：聯(lián)苯、三聯(lián)苯、三苯甲烷稠環(huán)芳香烴：萘、蒽、菲芳烴較烷烴性質(zhì)活潑，可與一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。烯烴：雙鍵結(jié)構(gòu)烯烴的化學(xué)性質(zhì)很活潑，可與多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) 烯烴分子結(jié)構(gòu)式中碳原子間有雙鍵，碳原子化合價(jià)沒有和氫原子完全結(jié)合，這就有能力和其他元素的原子相結(jié)合。如乙稀、丙稀、環(huán)戊稀、環(huán)己?。?）石油的非烴

42、類組成石油中含硫、氮、氧的化合物都是非烴類化合物，它們的含量雖然不高，但對煉制過程和成品油的質(zhì)量影響很大。含硫化合物；含氮化合物；含氧化合物存在形式：環(huán)烷酸、脂肪酸、酚、醛、酮等。環(huán)烷酸占石油酸的90%，易形成各種鹽類，其中堿金屬的環(huán)烷酸鹽易溶于水、可作為找油標(biāo)志。（3）生物標(biāo)志化合物來源于生物體，基本保持類原始組分的碳骨架，記載了原始生油母質(zhì)特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機(jī)化合物。又稱“分子化石”、“指紋化合物”或“地球化學(xué)化石”。主要有：正構(gòu)烷烴、類異戊間二烯烷烴、萜類和甾類以及卟啉化合物。3 石油的組分組成油質(zhì)：是石油的重要組成部分，可溶于石油醚而不被硅膠所吸附。膠質(zhì)：可溶于石油醚，苯、三氯甲烷等

43、有機(jī)溶劑而不被硅膠所吸附。瀝青質(zhì)：不溶于石油醚和酒精而溶于苯、三氯甲烷的瀝青部分。碳質(zhì)：不溶于有機(jī)溶劑的非烴化合物。4 石油分類根據(jù)油源環(huán)境分為：海相石油、陸相石油根據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度分：（未熟）低熟油、成熟油、高熟油海相石油與陸相石油的基本區(qū)別：海相石油：以芳香-中間型、石蠟-環(huán)烷型為主。V/Ni1。飽和烴占2570%，芳烴占2560%；高硫（1%）、低蠟（5%）。陸相石油：以石蠟型為主，部分為石蠟-環(huán)烷型。V/Ni5%）、低硫（1%）。5 石油的物理性質(zhì)顏色：石油的顏色變化很大，無色、淡黃色、黃褐色、淡紅色、深褐色、黑綠色、黑色。石油的顏色與芳烴+非烴的含量有關(guān)，芳烴+非烴含量越高，顏色越深。

44、相對密度：相對密度有三種：1個(gè)atm下，20C單位體積原油與4C單位體積純水的質(zhì)量之比。（無量綱）一般“”： 0.751.0之間，其中：0.93稱為重質(zhì)石油。影響因素：主要取決于化學(xué)組成，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量；石油組分的分子量；溶解氣數(shù)量API度：石油工業(yè)中常用美制密度（API）表示，API與ror呈反比關(guān)系。 一般原油 API 介于 25 46 之間。波美密度：符號Symbol：B, sometimes B法國科學(xué)家波美所創(chuàng)制，波美比重計(jì)粘度：石油流動時(shí)分子間相對運(yùn)動的內(nèi)摩擦力所產(chǎn)生的阻力。粘度越大，愈難流動。影響因素：石油的粘度取決于石油的化學(xué)組成、所處的溫度和壓力。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，粘度；飽和烴

45、含量，粘度；化學(xué)組成：溶解氣含量，粘度；溫度，粘度；壓力，粘度。溫度對粘度的影響較壓力大，因此在地層中容易流動。溶解性：石油可溶解于多種有機(jī)溶劑，如：苯、三氯甲烷（氯仿）、二硫化碳、四氯化碳、乙醚等等。難溶于水，但隨水中二氧化碳和烴氣的含量增加，溶解度明顯增加，有利于初次運(yùn)移。凝固點(diǎn)：將液體石油冷卻到失去流動性時(shí)的溫度。石油沒有明確的凝固點(diǎn)，當(dāng)溫度降低時(shí)，常出現(xiàn)固態(tài)與液態(tài)之間的過渡狀態(tài)。導(dǎo)電性：石油基本上是電絕緣體。石油導(dǎo)電性極差，具高電阻率?？梢暈闊o限大，非導(dǎo)體。熒光性：石油在紫外光的照射下，產(chǎn)生熒光的特性。無論其本身還是溶于有機(jī)溶劑中。熒光-低能量可見光 冷發(fā)光現(xiàn)象原因：由多環(huán)芳香烴和非烴

46、發(fā)光，飽和烴不發(fā)光。發(fā)光顏色：含芳烴多的輕質(zhì)油天藍(lán)色；含膠質(zhì)多的石油淡黃色；含瀝青質(zhì)多的石油褐色。發(fā)光強(qiáng)度：與石油中的不飽和烴濃度有關(guān)。在低濃度范圍下，發(fā)光強(qiáng)度與石油類物質(zhì)的濃度成正比；但濃度超過某一臨界值以后，發(fā)光強(qiáng)度反而降低，這叫做濃度消光。應(yīng)用：鉆井現(xiàn)場常用熒光燈鑒定巖樣中的含油情況。旋光性：當(dāng)偏振光通過石油時(shí)，石油能使其振動面旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度（0.幾-幾度），石油的這種特性稱旋光性。旋轉(zhuǎn)偏振光振動面的特性。分右旋和左旋。大多石油旋光性為右旋。旋轉(zhuǎn)角小于幾度。石油的旋光性與結(jié)構(gòu)不對稱的生物標(biāo)志化合物有關(guān)，因此，石油的旋光性是石油有機(jī)成因的證據(jù)。第五節(jié) 石油的煉制石油煉制過程：l 脫鹽/脫水：

47、應(yīng)用電化學(xué)分離或加熱沉降方法脫除原油所含水、鹽和固體雜質(zhì)，主要目的是防止鹽類（鈉、鈣、鎂的氯化物）離解產(chǎn)生氯化氫而腐蝕設(shè)備和鹽垢在管式爐爐管內(nèi)沉積。l 原油蒸餾l 丙烷脫瀝青l(xiāng) 溶劑萃取和脫蠟 l 混合1 石油的蒸餾蒸餾是利用物理方法將原油中的各種碳?xì)浠衔锓珠_。原油加熱到一定溫度，油中的碳?xì)浠衔镒兂刹煌臍怏w，每種氣體有不同的凝結(jié)點(diǎn)，在不同溫度下凝結(jié)成為液體。蒸餾包括常壓蒸餾和減壓蒸餾，屬于物理變化。常壓蒸餾：在接近常壓下蒸餾出汽油、煤油（或噴氣燃料）、柴油等的直餾餾分，塔底殘余為常壓渣油（即重油）。減壓蒸餾：使常壓渣油在8kPa左右的絕對壓力下蒸餾出重質(zhì)餾分油作為潤滑油料、裂化原料或裂解

48、原料，塔底殘余為減壓渣油。1 atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓） 101.325 kPa（千帕）工業(yè)上的石油分餾：石油餾分組成與化合物組成關(guān)系隨餾分沸點(diǎn)增加，化合物分子量增大，化合物中C數(shù)增加；隨餾分沸點(diǎn)增加，石蠟烴和芳香烴含量明顯減少，膠質(zhì)含量明顯增加。2 重油的裂化裂化是將重油等大分子烴類分裂成汽油、柴油等小分子烴類的一種煉制方法。重油裂化是制取高質(zhì)量汽油的主要途徑。重油裂化的常用方式：a) 熱裂化b) 催化裂化c) 加氫裂化熱裂化：是通過加熱的方法把大分子烴類轉(zhuǎn)化成小分子烴的過程。催化裂化：是在硅酸鋁和合成沸石等催化劑作用下使重油裂化成小分子烴，可以有選擇性多生成一些汽油組分的產(chǎn)品，反應(yīng)產(chǎn)物是C4C9

49、的烴類。催化裂化中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是異構(gòu)化反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)和氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)。加氫催化裂化：是在370430的高溫、1015MPa的高壓以及催化劑的作用下使直餾柴油、減壓渣油等各種輕重油原料進(jìn)行加氫反應(yīng)。l 可把原料中的硫和氮的化合物轉(zhuǎn)化成硫化氫和氨，從而通過水洗除去。l 可使不飽和烴及一些大分子烴發(fā)生裂化和異構(gòu)化，從而獲得各種高質(zhì)量的油品。如高辛烷值汽油、低冰點(diǎn)噴氣機(jī)燃料、低凝固點(diǎn)柴油、低溫性能良好的潤滑油等。l 產(chǎn)品的收率接近100%。l 反應(yīng)需要在高壓下操作，條件比較苛刻，設(shè)備投資高，技術(shù)操作要求嚴(yán)格。石油煉制加工： 一次加工；二次加工；三次加工。一次加工和二次加工可用于生產(chǎn)燃料油品。二次加

50、工可提高輕質(zhì)油的收率，提高油品質(zhì)量，增加石油產(chǎn)品的品種，提高煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。三次加工（石油化學(xué)工業(yè)）則是用前兩次加工所得的石油產(chǎn)品或半成品來生產(chǎn)化工產(chǎn)品，通過分子的異構(gòu)化、芳構(gòu)化、聚合等反應(yīng)制取基本有機(jī)化工原料。第六節(jié) 石油化工國民經(jīng)濟(jì)的支柱石油化學(xué)工業(yè)簡稱石油化工，是指以石油和天然氣為原料生產(chǎn)石油產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品的加工工業(yè)。石油產(chǎn)品：液體燃料：液化石油氣（LPG），車用汽油，航空燃料，車用柴油，燃料重油等。潤滑油：發(fā)動機(jī)油，齒輪油，液壓油，氣輪機(jī)油，壓縮機(jī)油，金屬加工用油等。固體產(chǎn)品：瀝青，石油焦，石蠟等。其他類產(chǎn)品第七節(jié) 工業(yè)的血液流動的烏金石油經(jīng)過煉制后,絕大部分變成了汽油、煤油、柴

51、油、燃料油、潤滑油等油品。這些油品如同血液一樣源源不斷地輸入工業(yè)的脈管，大大加快了現(xiàn)代文明社會的生活節(jié)奏。1 汽油的使用牌號和優(yōu)質(zhì)汽油的制備汽油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)涉及到許多方面，其中最重要的是蒸發(fā)性、抗爆性和安定性。l 蒸發(fā)性：評價(jià)汽油蒸發(fā)性的指標(biāo)是餾分組成和蒸氣壓。l 抗爆性：汽油的抗爆性是指汽油發(fā)動機(jī)在汽缸中燃燒時(shí)抵抗爆炸的能力?？捎眯镣橹刀攘?，汽油的辛烷值越高其抗爆性越好。l 安定性：汽油的安定性是指汽油在常溫和液相條件下抵抗氧化的能力。安定性不好的汽油在儲存和運(yùn)輸過程中容易發(fā)生氧化和聚合反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)和膠狀物，致使油的顏色變深，辛烷值降低。汽油的辛烷值：規(guī)定具有很高抗爆性的異辛烷的辛烷值為

52、100，最容易產(chǎn)生爆震的正庚烷的辛烷值為0。汽油改性：提高辛烷值制取高質(zhì)量的汽油是汽油改性的主要目標(biāo)。兩種基本改性方法：a) 在汽油中加入添加劑；b) 通過石油餾分的化學(xué)轉(zhuǎn)化來改變汽油的烴類組成，以獲得高辛烷值的汽油。汽油質(zhì)量升級一般要經(jīng)過3個(gè)階段：一是標(biāo)號升級，二是無鉛化，三是組分優(yōu)化。2 航空煤油噴氣式飛機(jī)對噴氣燃料的要求：a) 良好的燃燒性能b) 良好的熱安定性c) 較低的結(jié)晶點(diǎn)d) 良好的霧化和蒸發(fā)性3 柴油柴油十六烷值評定柴油抗爆性的指標(biāo)：a) 自燃點(diǎn)為205的正十六烷是抗爆性很好的柴油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)燃料，將它的十六烷值定為100；b) 自燃點(diǎn)高達(dá)529的a-甲基萘是抗爆性很差的柴油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)燃

53、料，它的十六烷值定為0。4 燃料油和潤滑油燃料油：燃料油來源主要是減壓渣油和裂化殘油兩種。潤滑油：潤滑油通常是從常壓塔底流出的重油經(jīng)過減壓蒸餾制取。第八節(jié) 我國的石油發(fā)展第四章 天然氣1. 清潔的燃料2. 天然氣的開采3. 天然氣化工4. 煤層氣的利用5. 天然氣適用技術(shù)6. 中國的天然氣市場展望7. 天然氣水合物-21世紀(jì)的新能源第一節(jié) 清潔的燃料1 天然氣的概念廣義的天然氣：自然界中一切天然生成的氣體（包括大氣、巖石中的氣體、海洋中的氣體、地幔氣、宇宙氣等）。狹義的天然氣：在地質(zhì)條件下生成、運(yùn)移并聚集在地下巖層中、以烴類為主的氣體。在地殼巖石空隙（孔、洞、縫）中天然生成的，以氣態(tài)烴為主的可

54、燃有機(jī)礦產(chǎn)。多數(shù)有機(jī)成因，也有無機(jī)成因的。2 天然氣的化學(xué)組成1) 天然氣的元素組成：C、H、O、S、N及微量元素組成，其中C占65%80%，H占12%20% 2) 天然氣的化合物組成：烴類CH4為主；非烴類CO2、N2、H2S多數(shù)氣藏以烴類為主氣藏和油氣藏中天然氣，無論是氣藏類型，還是氣體中化合物組成，都是以烴類氣體為主。烴類組成1) 甲烷（輕烴氣）：是烴類氣體主要化合物。2) 重?zé)N氣（乙烷及其以重）：次要。其中以乙烷和丙烷為主。有時(shí)有少量的環(huán)烷烴和芳香烴。在多數(shù)情況下，氣體中烴類化合物含量與其分子量成反比關(guān)系。根據(jù)烴類天然氣中輕烴氣和重?zé)N氣含量，常將其分兩類：1) 干氣：CH495%，C2+ 5%，貧氣。2) 濕氣：CH45%，富氣。典型濕、干氣烴類組成天然氣組成（體積%）資料來源CH4C2H6C3H8C4H10C5H12非烴典型濕氣典型干氣84.696.06.42.05.30.62.60.31.11.1Heron（1964）一般純天燃?xì)獾目扇汲煞忠约淄闉橹鳎?/p>